ディジタル電子回路

2017年度前期電気情報工学科

A，C課程 3年生選択科目

概略

• ディジタルとアナログ– ディジタルのアナログ的側面

• 論理，数学，アルゴリズム，データ（情報）• 時間，エネルギー，サイズ，材料（物性）・部品・素子

• 素子– 素子の構成– 動作原理

• ゲート回路• フリップフロップ• インタフェース– ディジタルインタフェース– アナログ・ディジタルインタフェース

これらアナログ的側面を含むため，本講義は「ディジタル回路」では無く「ディジタル電子回路」である．

・論理回路： 0と1を扱う回路・ディジタル回路： 0Vと5Vを扱う回路

材料デバイスシステム

講義内容

• 4/11 イントロ• 4/18 アナログとディジタル，大振幅動作，CR回路• 4/25 導体と半導体，バンドモデル• 5/9 キャリアの輸送，ダイオード• 5/16 MIS構造，MOSFET1• 5/23 （休講）• 5/30 MOSFET2，CMOSインバータ1• 6/6 CMOSインバータ2• 6/13 ゲートの特性• 6/20 （休講）• 6/27 NAND，NOR，複合ゲート• 7/4 組み合わせ論理回路• 7/11 フリップフロップ，順序回路1• 7/18 順序回路2，まとめ• 7/25 試験

課程による違い

半導体 素子スイッチング特性

論理ゲートフリップ

フロップ

A課程ー △ ◯ ◯ △

C課程 ◯ ◯ ◯ △ △

◯：新規内容△：復習＋新規内容ー：復習

講義の進め方

• ノート講義＋スライド–基本的には教科書に沿った内容• 笹田：学びやすいディジタル電子回路，昭晃堂

• LTSpiceによるシミュレーション– LTSpice:リニアテクノロジー社によるフリーソフト

• 演習• http://o.ed.kyushu-u.ac.jp/DE

出題ポイント（2016年版）• 動作点解析によりインバータの入出力特性を決める方法• インバータ，NAND,NOR回路の回路構成と動作原理．プルアップ，プルダウンなどの用語を使った動作説明

• ゲートの出力にキャパシタンスを接続し，入力を変化させた時の出力波形の概形（MOSFETの線形領域，飽和領域の理解）

• 不適当なプルアップ，プルダウンの接続（pMOSをプルダウンに，nMOSをプルアップに使った時）の振る舞い

• ノイズマージン• 組み合わせ論理回路の設計• ハザード• 伝搬遅延時間• 最大動作周波数• 動作周波数と消費電力• ラッチとフリップフロップの回路構成と動作，タイミング，応用• フリップフロップの特性方程式• 同期式順序回路の設計

業界地図より引用

KoreaChina

TaiwanJapanN.America

Europe

NVIDIATegra （ARMCORTEX-A57） AppleA10(ARM64bitアーキテクチャ)

NintendoSwitch iPhone7

2015年のARMベースのチップ出荷数は148億個、また2015年に販売されたスマートフォンの95％がアームアーキテクチャのチップを採用IoT（InternetofThings）、自動運転、モバイル、さらにサーバなども展開

ARMホールディングス：技術をライセンス提供 製造は台湾、韓国など